1. 乙烯裝置工藝的技術發展(zhan)
乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)（Ethylene或(huo)者Ethene）是(shi)石油(you)化工(gong)的(de)(de)重要(yao)基礎原(yuan)(yuan)料，乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)是(shi)石油(you)化工(gong)生產有(you)機原(yuan)(yuan)料的(de)(de)基礎，是(shi)石油(you)化工(gong)的(de)(de)龍(long)頭，它(ta)的(de)(de)規模、產量、技(ji)術，標志著一(yi)個(ge)國家(jia)的(de)(de)石油(you)化學工(gong)業的(de)(de)發展水平。乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)生產裝(zhuang)置(zhi)(zhi)起源(yuan)于1940年，美(mei)孚公司建(jian)成了(le)第一(yi)套以煉廠氣為原(yuan)(yuan)料的(de)(de)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)生產裝(zhuang)置(zhi)(zhi)，開創(chuang)了(le)以乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)為中心的(de)(de)石油(you)化工(gong)歷(li)史，目前(qian)世(shi)界上(shang)乙(yi)(yi)烯(xi)(xi)生產的(de)(de)主要(yao)技(ji)術是(shi)管式爐蒸汽熱裂解和深冷分離流程(cheng)。
乙烯裝置主要由裂解(jie)(jie)和分(fen)(fen)離(li)兩部分(fen)(fen)組成。管式(shi)裂解(jie)(jie)法(fa)可以(yi)分(fen)(fen)為魯姆斯(si)裂解(jie)(jie)法(fa)、斯(si)通-韋伯斯(si)特裂解(jie)(jie)法(fa)、凱洛格裂解(jie)(jie)法(fa)、三菱油(you)化(hua)裂解(jie)(jie)法(fa)、福斯(si)特-惠勒裂解(jie)(jie)法(fa)和西拉(la)斯(si)裂解(jie)(jie)法(fa)等。分(fen)(fen)離(li)部分(fen)(fen)根據分(fen)(fen)離(li)形式(shi)可以(yi)分(fen)(fen)為順序分(fen)(fen)離(li)法(fa)、前(qian)端脫乙烷(wan)、前(qian)端脫丙烷(wan)和漸進分(fen)(fen)離(li)流程。
2. 乙(yi)烯裝置工藝流程簡介
乙(yi)烯(xi)裝置的基本組(zu)成(cheng)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)為：裂(lie)解爐單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、急(ji)冷單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、裂(lie)解氣(qi)壓縮單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、深冷分(fen)離單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)(tuo)甲烷單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)(tuo)乙(yi)烷與(yu)乙(yi)烯(xi)精(jing)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、乙(yi)烯(xi)產品外送單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)(tuo)丙烷與(yu)丙烯(xi)精(jing)制(zhi)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)(tuo)丁烷單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、脫(tuo)(tuo)戊烷單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、火炬單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、制(zhi)冷壓縮單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)和污水處(chu)理單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。各單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)作(zuo)用介紹如下。
①. 裂解爐(lu)單元(yuan)。原料(liao)油與(yu)稀(xi)釋蒸(zheng)汽(qi)按比例混(hun)合，進入裂解爐(lu)發生高(gao)溫斷鏈反應，生成氫氣、甲烷、乙烯丙烯、碳四等目的產物，同(tong)時副產超高(gao)壓蒸(zheng)汽(qi)，屬高(gao)溫單元(yuan)。
②. 急(ji)冷單元。裂解(jie)氣在此單元先(xian)后經油洗(xi)(xi)、水洗(xi)(xi)，溫度降(jiang)低至40℃，同時將較重組分(fen)(fen)如渣油、重汽油分(fen)(fen)離出來。
③. 裂(lie)解氣壓(ya)縮單(dan)元。利用(yong)超(chao)高壓(ya)蒸汽作動(dong)(dong)力驅動(dong)(dong)汽輪機(ji)將裂(lie)解氣升壓(ya)，分(fen)離其中(zhong)(zhong)較(jiao)重組成，減少進入冷(leng)箱系統的物料(liao)量，同時將裂(lie)解過程中(zhong)(zhong)產生的酸性氣體用(yong)堿(jian)(jian)中(zhong)(zhong)和脫除(chu)。過程中(zhong)(zhong)產生廢(fei)堿(jian)(jian)、含硫污水。
④. 深冷分離單元。將壓縮(suo)后的(de)裂解氣干燥后，依(yi)次降溫(wen)最(zui)終達到氫氣的(de)分離。利用鎳基(ji)催(cui)化劑(ji)將氫氣中的(de)雜質脫除。
⑤. 脫(tuo)甲(jia)烷單元。進行甲(jia)烷與碳(tan)二(er)以上組分的切割。
⑥. 脫乙(yi)(yi)烷與乙(yi)(yi)烯精餾單元。進(jin)行碳(tan)二與碳(tan)三以上組(zu)分(fen)的切(qie)割，并將(jiang)碳(tan)二在鈀系催化劑作(zuo)用下選(xuan)擇加氫，使乙(yi)(yi)炔加氫生成乙(yi)(yi)烯，分(fen)離乙(yi)(yi)烯與乙(yi)(yi)烷，乙(yi)(yi)烷循環(huan)裂解(jie)。
⑦. 乙烯(xi)產品外(wai)送單元。進行乙烯(xi)儲存和(he)汽化(hua)外(wai)送，為下游裝(zhuang)置提(ti)供(gong)不同壓(ya)力等級的氣相(xiang)乙烯(xi)。
⑧. 脫丙(bing)(bing)烷與(yu)丙(bing)(bing)烯(xi)精制單元(yuan)。進行碳三與(yu)碳四(si)以上組(zu)分的切割，并將碳三在(zai)催化劑作用下選擇加(jia)氫，使MAPD加(jia)氫生成(cheng)丙(bing)(bing)烯(xi)，分離丙(bing)(bing)烯(xi)與(yu)丙(bing)(bing)烷，丙(bing)(bing)烯(xi)送下游加(jia)工，丙(bing)(bing)烷循環裂解或(huo)外送。
⑨. 脫丁烷單元。進行(xing)碳(tan)(tan)四與(yu)碳(tan)(tan)五以(yi)上組(zu)分的切割。
⑩. 脫戊烷單元。將碳(tan)五與汽油分離(li)，碳(tan)五送制苯(ben)抽提(ti)。
?. 火炬單元。提供可燃(ran)氣(qi)體安(an)全排放燃(ran)燒(shao)或回(hui)收，是事故狀(zhuang)態下的安(an)全防護措施。
?. 制冷壓縮單元。為裂解氣順序分離提供不同等(deng)級(ji)的冷劑，是乙烯(xi)裝置的心臟部位。
?. 污(wu)水處理(li)(li)單元。預(yu)處理(li)(li)裝(zhuang)置(zhi)產生的廢堿等污(wu)水，間斷處理(li)(li)，有劇毒(du)物料。
順序分離流程(cheng)如圖5-105所示。
①. 從(cong)界區(qu)外來的(de)HGO、石腦油(you)、加氫尾(wei)油(you)原料分(fen)別儲存在進(jin)(jin)料罐，原料經(jing)過泵(beng)加壓后，用(yong)急(ji)冷(leng)(leng)水預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)送至(zhi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)爐(lu)。經(jing)預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)后裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)原料進(jin)(jin)入裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)爐(lu)對流段(duan)原料預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)段(duan)預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)后與稀釋蒸汽(qi)按比例混(hun)合后，經(jing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)爐(lu)混(hun)合預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)段(duan)預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)至(zhi)起始反(fan)應(ying)溫(wen)度（即橫跨溫(wen)度），進(jin)(jin)入裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)爐(lu)輻(fu)射(she)段(duan)進(jin)(jin)行(xing)裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)。裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)氣(qi)先(xian)進(jin)(jin)人廢熱(re)(re)(re)(re)鍋(guo)爐(lu)盡快冷(leng)(leng)卻(que)(que)以(yi)防止二次反(fan)應(ying)的(de)發生，并回收裂(lie)(lie)(lie)(lie)解(jie)氣(qi)的(de)顯熱(re)(re)(re)(re)，然后進(jin)(jin)入急(ji)冷(leng)(leng)器用(yong)急(ji)冷(leng)(leng)油(you)進(jin)(jin)一步冷(leng)(leng)卻(que)(que)后送入汽(qi)油(you)分(fen)餾塔。
②. 裂解(jie)氣在汽油(you)分餾塔中用循(xun)環急(ji)冷油(you)進(jin)一步冷卻，重組(zu)分通過塔釜(fu)采(cai)出作(zuo)為(wei)裂解(jie)燃料油(you)（PFO）產品，較(jiao)輕的(de)組(zu)分通過側線采(cai)出作(zuo)為(wei)裂解(jie)柴油(you)（PGO）產品，裂解(jie)汽油(you)和更輕的(de)組(zu)分在塔頂以氣相采(cai)出。急(ji)冷油(you)帶走的(de)熱(re)量經過稀釋蒸汽發生系統、工藝水汽提(ti)塔再沸器、對去工藝水汽提(ti)塔及稀釋蒸汽發生器的(de)工藝水加熱(re)進(jin)行回收。
③. 急冷(leng)水塔塔頂汽相經(jing)帶有段(duan)間冷(leng)卻和(he)分(fen)離的五段(duan)裂(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)(qi)壓(ya)縮機壓(ya)縮。裂(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)(qi)壓(ya)縮機五段(duan)出口裂(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)(qi)經(jing)冷(leng)卻水、丙烯冷(leng)劑和(he)脫乙烷(wan)塔進料激冷(leng)后(hou)進入裂(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)(qi)干燥器。過程(cheng)中分(fen)離的汽油送出界(jie)區，凝液汽提塔釜(fu)出料送至(zhi)脫丙烷(wan)系統(tong)。在三段(duan)和(he)四段(duan)之間，裂(lie)(lie)(lie)解(jie)(jie)氣(qi)(qi)經(jing)過堿洗(xi)除去(qu)H2S和(he)CO2。
④. 裂(lie)解氣(qi)經過脫水干燥，進入冷(leng)箱，依次經丙(bing)烯(xi)冷(leng)劑、乙(yi)烯(xi)冷(leng)劑、甲烷節流(liu)降溫冷(leng)凝(ning)分離，最終氣(qi)相(xiang)降溫至(zhi)-165℃從低(di)壓甲烷中分離出氫氣(qi)，氫氣(qi)經甲烷化精制后(hou)提供(gong)給乙(yi)炔、丙(bing)炔加氫用。
⑤. 低壓脫甲(jia)烷(wan)(wan)塔接收深冷(leng)(leng)(leng)分(fen)(fen)離單元(yuan)(yuan)(yuan)來的各股液體進料，塔頂用(yong)二元(yuan)(yuan)(yuan)冷(leng)(leng)(leng)劑部分(fen)(fen)冷(leng)(leng)(leng)凝，分(fen)(fen)離出的高(gao)壓甲(jia)烷(wan)(wan)產品在冷(leng)(leng)(leng)箱中回收冷(leng)(leng)(leng)量后(hou)去再生氣(qi)、燃料氣(qi)系統，中壓甲(jia)烷(wan)(wan)產品去燃料氣(qi)系統。塔釜物料經(jing)塔釜泵加壓后(hou)依次經(jing)回收冷(leng)(leng)(leng)量至作為(wei)脫乙烷(wan)(wan)塔進料。塔釜再沸器(qi)用(yong)-37℃裂(lie)解(jie)氣(qi)和二元(yuan)(yuan)(yuan)冷(leng)(leng)(leng)劑作為(wei)熱源(yuan)。
⑥. 脫(tuo)乙(yi)(yi)(yi)烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)進行(xing)碳(tan)二(er)與(yu)碳(tan)三以上組分(fen)的(de)切割分(fen)離。塔(ta)(ta)釜(fu)再沸器采(cai)用來至急(ji)冷水(shui)塔(ta)(ta)的(de)急(ji)冷水(shui)加熱，釜(fu)液(ye)經冷卻水(shui)換(huan)熱器和脫(tuo)砷(shen)反應(ying)器去(qu)高壓(ya)脫(tuo)丙烷(wan)(wan)塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂氣(qi)體(ti)經-24℃丙烯冷劑部分(fen)冷凝，氣(qi)體(ti)去(qu)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)轉化器。加氫后的(de)氣(qi)體(ti)經冷卻后經綠油吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)、乙(yi)(yi)(yi)烯干燥器進入乙(yi)(yi)(yi)烯精餾(liu)塔(ta)(ta)，由側線采(cai)出液(ye)態乙(yi)(yi)(yi)烯產(chan)品送(song)入乙(yi)(yi)(yi)烯產(chan)品儲罐，塔(ta)(ta)釜(fu)乙(yi)(yi)(yi)烷(wan)(wan)循環裂解。
⑦. 乙烯(xi)(xi)產品經乙烯(xi)(xi)泵送(song)出，用(yong)氣(qi)體(ti)(ti)丙烯(xi)(xi)加熱(re)蒸(zheng)發、液體(ti)(ti)丙烯(xi)(xi)過熱(re)，然后以氣(qi)相(xiang)產品送(song)出界區。
⑧. 脫(tuo)丙(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)系統(tong)采用雙塔(ta)脫(tuo)丙(bing)(bing)烷(wan)，一個(ge)加(jia)氫催化劑的(de)(de)高壓脫(tuo)丙(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)和(he)一個(ge)低壓脫(tuo)丙(bing)(bing)烷(wan)塔(ta)組(zu)成。首先經過(guo)碳(tan)(tan)三(san)脫(tuo)砷保護床脫(tuo)除砷。而后用干燥后的(de)(de)氫氣進(jin)入在塔(ta)上部的(de)(de)催化劑床層中與(yu)碳(tan)(tan)三(san)中的(de)(de)MAPD反應，將(jiang)甲基乙炔(gui)和(he)丙(bing)(bing)二烯加(jia)氫為丙(bing)(bing)烯。將(jiang)碳(tan)(tan)三(san)餾分(fen)精制分(fen)離，聚合級丙(bing)(bing)烯產品液(ye)相(xiang)送(song)出，丙(bing)(bing)烷(wan)循(xun)環裂解或作為液(ye)化氣外(wai)送(song)。低壓塔(ta)釜將(jiang)碳(tan)(tan)四以(yi)上餾分(fen)送(song)至脫(tuo)丁烷(wan)塔(ta)。
⑨. 脫(tuo)丁(ding)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)系統采用(yong)兩個(ge)并聯的塔(ta)(ta)(ta)操作(zuo)(zuo)(zuo)，塔(ta)(ta)(ta)頂物料(liao)一部分作(zuo)(zuo)(zuo)回流，一部分作(zuo)(zuo)(zuo)為碳(tan)四產品送(song)出界(jie)(jie)區(qu)(qu)。塔(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)一部分去脫(tuo)戊烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)，另一部分直接作(zuo)(zuo)(zuo)為裂解汽(qi)油送(song)出界(jie)(jie)區(qu)(qu)。脫(tuo)丁(ding)烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)釜來(lai)的物料(liao)進(jin)入脫(tuo)戊烷(wan)塔(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)頂氣相經冷凝(ning)后作(zuo)(zuo)(zuo)為碳(tan)五(wu)產品送(song)出界(jie)(jie)區(qu)(qu)。塔(ta)(ta)(ta)釜液則作(zuo)(zuo)(zuo)為裂解汽(qi)油送(song)至界(jie)(jie)區(qu)(qu)。
⑩. 火(huo)炬(ju)(ju)(ju)系(xi)(xi)統分(fen)為第一火(huo)炬(ju)(ju)(ju)系(xi)(xi)統、第二火(huo)炬(ju)(ju)(ju)系(xi)(xi)統和火(huo)炬(ju)(ju)(ju)氣(qi)回收系(xi)(xi)統。用以將正常(chang)時的(de)(de)低(di)壓(ya)甲烷(wan)排(pai)放(fang)和無組(zu)織泄漏(lou)物(wu)安全燃(ran)燒，并將工藝(yi)紊亂時的(de)(de)安全排(pai)放(fang)燃(ran)燒。火(huo)炬(ju)(ju)(ju)頭上有三股中(zhong)壓(ya)蒸汽(qi)，其目的(de)(de)是為了(le)保護火(huo)炬(ju)(ju)(ju)頭、消(xiao)煙和助燃(ran)。在(zai)裝置(zhi)操作穩定，提高排(pai)放(fang)系(xi)(xi)統的(de)(de)壓(ya)力，投用火(huo)炬(ju)(ju)(ju)氣(qi)回收壓(ya)縮機，回收火(huo)炬(ju)(ju)(ju)氣(qi)、燃(ran)料氣(qi)系(xi)(xi)統。
?. 制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機由丙烯(xi)(xi)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機、乙(yi)烯(xi)(xi)制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機和二元制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)壓(ya)縮(suo)(suo)機構成(cheng)，其中(zhong)(zhong)乙(yi)烯(xi)(xi)機和丙烯(xi)(xi)機構成(cheng)復疊式制(zhi)(zhi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)，為分離過程中(zhong)(zhong)裂(lie)解氣等(deng)提供多種等(deng)級的冷(leng)(leng)(leng)(leng)劑(ji)。本單元是乙(yi)烯(xi)(xi)裝置的心臟，一(yi)旦停車，系統無法正常運行。
?. 將裂解(jie)氣壓縮單(dan)元中(zhong)堿洗(xi)的廢堿和(he)含(han)硫污水利用二氧(yang)化(hua)碳中(zhong)和(he)處(chu)理，使之合格排放，減少環境(jing)污染。
3. 在國外執(zhi)行的某(mou)工程乙烯裝(zhuang)置(zhi)(zhi)布置(zhi)(zhi)典型(xing)實例（圖5-106）
圖5-106 在(zai)國外執行的某工程乙烯裝(zhuang)置布置典型實(shi)例
